机掘工作面旋转射流屏蔽通风数值模拟及实验的研究论文

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1、机掘工作面旋转射流屏蔽通风数值模拟及实验研究学位类型:学术性学位学位申请人:丘汉锋导师姓名及职称:刘荣华教授学院名称:能源与安全工程学院学科专业:供热、供燃气、通风及空调工程研究方向:地下空间通风与空调论文提交日期:2012年5月30日学位授予单位:湖南科技大学NumericalSimulationandExperimentalResearchoftheRotatingShieldJetVentilationinTunnelingWorkingFaceTypeofDegreeAcademicDegree

2、CandidateQiuHan-fengSupervisorandRankProf.LIURong-huaSchoolSchoolofEnergy&SafetyEngineeringHeating,GasSupply,VentilatingandProgramAirConditioningEngineeringVentilatingandAirConditioningofSpecializationUndergroundSpaceDateMay,30,2012HunanUniversityofUnive

3、rsityScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文

4、被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要在矿山机械化程度不断提高、开采强度日趋增大的情况下，掘进工作面粉尘量剧增，不仅给工作面生产人员的身心健康带来危害，还给正常生产安全带来隐患。在目前机掘工作面通风存在不足的形势下，如何对掘进工作面粉尘及有害物进行有效的控制并及时排放，消弭粉尘及有害物在掘进工作面的危害是矿井通风亟待解决的问题

5、。为了进一步改善机掘工作面作业环境，满足生产安全的要求，本文在相关研究基础上，提出了机掘工作面旋转射流屏蔽通风。旋转射流屏蔽通风作为机掘工作面的一种新的通风方法，在国内外尚属首次研究。旋转射流屏蔽通风是利用旋转射流的卷吸和掺混能力强的特性，在吹散掘进工作面的粉尘和瓦斯及有害物方面具有良好效果，能够实现防止瓦斯局部积聚，加强对工作面粉尘的控制和捕集。由于旋转射流流场的复杂性，目前相关理论还没有完全研究透彻，理论分析比较粗浅，主要依靠实验手段来探讨。机掘工作面旋转射流屏蔽通风理论的研究成功不仅是对机掘工作面

6、通风技术和通风理论的重大突破，同时对旋转射流基础理论的进一步研究也将产生深远的影响。为了更好地推广这一新通风方法，本文以机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场为研究对象，借助流体力学、射流理论和相似理论等相关理论，采用计算流体力学方法和实验室相似模型实验相结合的方法，对机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场分布规律进行研究分析。以下几个方面是本文研究的主要内容：（1）理论分析了机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场形成过程,并阐述了机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场的控尘机理；（2）建立机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场计算模型，利用

7、计算流体力学Fluent软件对其影响参数（喷射倾角、喷射口宽度b、吹吸流量比）进行了数值模拟，并得出各参数中的最佳值。同时对机掘工作面旋转屏蔽射流流场特性进行了分析；（3）应用相似理论，采用缩比模型，制作了实验室机掘工作面旋转射流屏蔽通风相似模型，并搭建了PIV流场测试实验平台；（4）利用先进的PIV粒子成像测量技术对实验模型中的机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场进行了测量工作，实验结果验证了数值模拟结论，为进一步研究机掘工作面旋转射流屏蔽通风理论提供了一定的参考价值。关键词：机掘工作面；旋转射流；流场

8、；数值模拟；相似准则；PIV；实验研究iABSTRACTWiththeimprovementofminingmechanizationandincreasingofminingstrength,dustconcentrationinheadingfaceisrisingdramatically,whichnotonlyhavebeenseriousthreatstopersonalsafetyoftheundergroundstaff,bu